Bonjour, j'ai répondu aux première question mais je suis bloquée question 4 et 5, je sais que cet exercice est long, mais j'ai vraiment besoin d'aide s'il vous plait!  merci d'avance.


Dans tout ce problème, l’énergie est liée à la puissance par la relation :
E(enJ)=P(enW) × ∆t(ens),
où ∆t représente la durée pendant laquelle on utilise la puissance P.

I – Pour produire de l’électricité d’origine hydraulique, une conduite forcée prélève de l’eau, sans vitesse initiale, dans un barrage 3 −1
situé à 2050 m d’altitude, et elle la restitue, avec un débit de 10,0 m .s , à la centrale électrique située à l’altitude de 1550 m. La vitesse de l’eau, à la sortie de la conduite, est égale à v = 40 m.s−1.

1 Calculer l’énergie cinétique de 1 m3 d’eau à la sortie de la conduite forcée.

2 Quelle devrait être la valeur de l’énergie cinétique de 1 m3 d’eau à la sortie de la conduite forcée, si l’énergie mécanique se
conservait ? Quelle serait alors la vitesse de l’eau, à la sortie de la conduite ?

3 Quand l’eau quitte le barrage, sa température est de 8°C. Si le volume de 1 m3 d’eau constituait un système isolé, quelle devrait être la température de l’eau lorsqu’elle parvient à la centrale électrique ?

4 Calculer l’énergie Q1 transformée en chaleur, quand l’eau circule dans la conduite forcée pendant une heure. Un appartement de 4 pièces requiert pour son chauffage, pendant une journée, une énergie Q0 = 1,5.108 J . Pendant combien de temps pour- rait-on chauffer un tel appartement si l’on pouvait récupérer l’énergie Q1 ?

5 L’eau qui sort de la conduite forcée, sert à faire tourner une turbine hydraulique, qui entraîne l’alternateur qui va produire le cou- rant alternatif. La turbine fournit à l’alternateur une puissance mécanique Pmeca = 7,5 MW, (M se lit méga et équivaut à 106 ), et, à la sortie de la turbine, la vitesse de l’eau n’est plus égale qu’à v' = 5 m.s−1.
a. Quelle est la masse d’eau qui traverse la turbine en une seconde ? Quelle est la perte d’énergie cinétique de cette masse d’eau, à chaque seconde ?
b. Calculer l’énergie transformée en chaleur, à chaque seconde, dans la turbine.
c. Calculer l’énergie qu’il faut fournir à 1kg de glace à –10°C pour le transformer en vapeur d’eau à 200°C, sous la pression atmosphérique normale. Quelle masse de glace à –10°C, pourrait-on transformer en vapeur d’eau à 200°C, sous la pression atmosphérique normale, avec l’énergie perdue sous forme de chaleur Q2 , dans la turbine, pendant 1 heure ?
d. On appelle rendement η de la turbine, le rapport de l’énergie mécanique qu’elle fournit à l’alternateur sur la perte d’éner- gie cinétique de l’eau qui la traverse, pendant le même temps. Quel est la valeur du rendement η de la turbine ?


II – Les réacteurs les plus récents des centrales nucléaires françaises fournissent une puissance électrique de 1300 MW. Or pour produire une telle puissance électrique, il faut disposer, dans le réacteur, d’une puissance thermique de 4000 MW qui sert à produire la vapeur d’eau destinée à faire tourner les turbines et les alternateurs. A la sortie des turbines, la vapeur d’eau traverse un condenseur où elle est refroidie par de l’eau pompée dans un fleuve à raison de 57,2 m3.s−1 .
1 En supposant que l’eau pompée dans le fleuve récupère, sous forme de chaleur, toute l’énergie perdue par le réacteur lors de la production d’électricité, de combien de degrés sa température s’est-elle élevée ?
2 Calculer, dans ces conditions, l’énergie Q3 reçue, sous forme de chaleur, par l’eau du fleuve pendant une journée.
3 En réalité, cette eau « chaude » ne retourne pas directement dans le fleuve. Elle est utilisée de différentes façons qui vont du chauffage de serres agricoles pendant l’hiver, jusqu’à l’élevage de crocodiles. En admettant qu’on puisse récupérer 50% de l’énergie Q3 , pour ces diverses utilisations, quel volume de fuel économise-t-on, chaque jour, sachant qu’en brûlant un litre de fuel on libère une énergie de 37,4 MJ .


Données
On dDonnées
On donne les capacités thermiques massiques de l’eau sous forme solide : 2,10.103 J.kg−1.K−1 ; sous forme liquide : 4,18.103 J.kg−1.K−1 et sous forme gazeuse : 1,90.103 J.kg−1.K−1.
Sous la pression atmosphérique normale, l’eau se transforme en glace à 0°C et en vapeur à 100°C. On donne l’enthalpie de fusion massique de la glace : 3,33.105 J.kg−1 et l’enthalpie de vaporisation
massique de l’eau, sous la pression atmosphérique normale : 2257 kJ.kg−1. On pourra admettre qu’un litre d’eau a une masse de 1 kg et que g = 10 S.I.onne les capacités thermiques massiques de l’eau sous forme solide : 2,10.103 J.kg−1.K−1 ; sous forme liquide : 4,18.103 J.kg−1.K−1 et sous forme gazeuse : 1,90.103 J.kg−1.K−1.
Sous la pression atmosphérique normale, l’eau se transforme en glace à 0°C et en vapeur à 100°C. On donne l’enthalpie de fusion massique de la glace : 3,33.105 J.kg−1 et l’enthalpie de vaporisation
massique de l’eau, sous la pression atmosphérique normale : 2257 kJ.kg−1. On pourra admettre qu’un litre d’eau a une masse de 1 kg et que g = 10 S.I.